基于單片機的搶答器設計

楊慶坪 彭森

摘 要：本設計采用的STC89C51單片機，作為最主要的核心控制元件，設計一個八路搶答器。本設計以STC89C51單片機作為主要控制核心，與數碼管、蜂鳴器等一同構成八路搶答器，利用了單片機中特有的復位控制電路、時鐘控制電路、延時電路以及D/T電路，設計的八路搶答器能夠顯示參賽選手編號以及搶答時間，還能通過復位控制電路，重新開始新一輪的比賽。此外，本設計采用C語言編程，可以實現一些基本功能。本設計是基于單片機的八路搶答器的設計，擁有系統擴展功能強、判斷精確、操作簡單等優點，具有優秀的使用價值。

關鍵詞：單片機；八路搶答器；STC89C51

1 引言

現代社會，競爭如此激烈，通過知識比賽選舉人才的機會越來越多。在比賽過程中，都是多個人員一同工作，如果使用人工舉手回答的這個方式來進行比賽，可能已經不適應社會的節奏了。在主持人提出問題，讓玩家用人工方法獲得搶答的機會，所以每個人都真的是不公平的。在現如今，比賽的最終意義是準確、公正、直觀，這時候八路搶答器就派上用場了。八路搶答器是一種廣泛使用的機器，在游戲中所有的答案，八路搶答器可以客觀、快速、正確判斷首先要說參賽的權利。最古老的八路搶答器是由幾個三極管，可控硅，發光二極管，等一些簡單的部件，通過發光二極管指示管錄入人員識別碼。現在市場上大多數的八路搶答器是由數字集成電路的形式和新的其他許多新的功能，如參與人員識別碼顯示，計算時間之前或之后的答案，參賽選手得分顯示出來等等這些新型功能。八路搶答器是一個優先順序決定裝置，比賽參賽選手回答有時設計，其中大部分是用于各種知識問答，娛樂游戲活動。可以在很多方面實現八路搶答器的功能，可以使用相對落后的模擬和數字電路相結合的模擬電路，數字電路，復雜的該方法的實現過程，并且我們可以知道這準確可靠性不高，做成的產品面積較大，對其進行安裝、維護的難度大。近年來，隨著供應鏈管理的等級的不斷提高，能力的不斷提高，越來越成熟的特點，的應用范圍日益擴大，如先進的武器和工業測量與控制領域。工程邏輯應用成為一項新的電路技術包含單片機的使用技術。

2 系統方案選擇

根據設計要求的規定，現有如下的兩種實現方案：

方案一：八路搶答器中模塊均采用中小規模集成數字，通過電子電路元器件進行功能實現，控制的開關使用機械開關邏輯按鈕，從而實現搶答輸入信號的觸發過程。方案一在中小規模集成電路領域應用的技術特點是非常成熟的，可靠的能輕松完成選手搶答判斷任務，這是因為沒有部分的軟件，所以不需要的程序。但是，邏輯結構更為復雜的理解，調試難度大，配合外圍元件，從而在搶答器的成本是很高的，和制造過程和程度是很繁瑣的，難以實現在日常中的調試和安裝，給實際操作帶來了很大的麻煩。

方案二：以STC89C51單片機作為本次設計的核心，利用其它外部資源組裝。單片機是由發光二極管、數碼晶體管、蜂鳴器等模塊組成，取用單片機中延時程序電路、按鍵時鐘程序電路、復位程序電路、報警程序電路、顯示程序電路、控制程序電路、搶答程序電路等等，設計的搶答器有同時顯現搶答選手的標號和搶答所用時分的特征，還具備復位邏輯電路，使其進行下一輪比賽，通過C語言對其進行編程，實現基礎模擬功能。

方案一中的電路布局繁雜，可靠程度不高，功用較為單一，尤其是在搶答路數頗多的情景下，施行起來就更艱巨。在調試過程當中也難以達成，涉及到的外圍邏輯元器件較多，使得建造八路搶答器的本錢很高，而且是制作進程的工序也比較瑣碎，不適合調試和裝，給實際操作帶來了很大的不便。方案二使用單片機，由于技術成熟，易于使用，和單片機外圍輔助電路也少，容易實現控制。整個系統是靈活的，可以進行編程，并可以很容易地擴展和調整系統功能。并且單片機具有結構較為簡單、可靠性很高、功能強大、實用性能強、優異的性能價格比等優點。本設計選擇方案二作為最終的解決方案，單片機作為新的八路搶答器補充在原有的八路搶答器保護的基本功能的基礎上的數碼管顯示電路的核心，實現一些其它的功能。

3 電路設計

3.1 單片機控制原理

美國STC單片機STC89C51是最新生產的新內核的微控制器電子51和內置邏輯電路閃存，SRAM，UART，SPI，PWM電路模塊的標準。在一個芯片上，靈活和邏輯編程閃存的電子電路的CPU和8系統，那么多的邏輯比較STC89C51芯片的嵌入式控制應用，高度智能化和有效的解決方案。 STC89C51單片機具有以下特點：FALSH閃存的標準8，512字節的RAM，32個I / O口線，“看門狗”定時器，附加STC89X51可以減少到0赫茲靜態邏輯狀態，兩個軟件支持替代省電模式。

3.2 STC89C51單片機最小系統

STC89C51最小的單芯片系統包括一個微控制器，它需要功率器件，定時裝置，復位單元等中，進行最小的單芯片系統已經在正常運行。功率器件，計時裝置和其他必要條件是具有最小的單芯片系統可以操作，有可能對系統最小化作為應用系統的核心部分，通過最小系統內存擴展，A / D轉換的擴展，因此該最小的單芯片系統執行復雜的計算功能。

當使用STC89C51構成的最小單芯片應用，只需連接微控制器時鐘邏輯電路和復位邏輯到圖1所示的結構。

3.3 八路搶答器的原理

按下啟動按鈕，回答只有主機可以回答。如果主機不回答按下啟動按鈕（P3.0），某人搶答違規相當于八搶答將發出警告，并顯示玩家數設定頻率，直到主持人再次按下啟動開關搶答。有人會30秒開始60秒倒計時內應答（完問題必須在60秒內回答），倒計時報警的最后10秒。最小的單芯片系統包括機械按鈕響應模塊，動態顯示模塊（四個并行數字顯示），這是蜂鳴器音頻輸出模塊等的驅動頻率的電路模塊。

3.4顯示驅動電路

顯示電路包括一個顯著狀態和模擬驅動器，監視使用數字控制，驅動器P2口，違反者的數目，答案是在倒計時30秒，則正常頻率的答案和持續時間來回答問題，第二模塊倒計時數字動態顯頻電路。P2口物理驅動器電路模塊，查詢顯示使用端口P0口作為選碼，低三位數輸出P2到選擇的輸出信號為低時，它可以驅動數字顯示的數字信號。A +5V電壓接入1K的電阻，以確保在正常情況下，正常的電壓降。

4結束語

本設計的軟件設計采取模塊化體系計劃方式，首先進行編寫了每個子程序的功能模塊，然后調試，之后可以進行仿真測試，才能夠達到設計功能的最終要求。為了靈活的軟件設計，硬件電路是一個結構化的系統設計方法，使設計的電路具有標準化、模塊化的。選擇單片機的硬件電路設計是控制功能的最重要的部分，然后確定匹配與單片機外圍芯片，制造系統是廉價和高性能價格比。

參考文獻

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作者簡介

楊慶坪，邵陽學院信息工程學院電子科學與技術專業學生